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1、静载荷试验方法及实施办法1. 地基基础检测的目的与分类地基基础检测,按照检测对象,可分为:（1）对桩基进行检测，常见桩型有： 现场灌注桩：人工挖孔桩，钻孔灌注桩，沉管灌注桩（振动、锤击），夯扩桩CFG 桩，素混凝土桩 预制桩：预制方桩，预应力管桩（2）天然地基和处理后的地基进行检测 天然地基：地表，坑底复合地基：粉喷桩，碎石桩，石灰桩 强夯地基及其它回填换填地基（3）对岩基进行检测（4）对锚杆进行检测1.1. 桩基检测的目的和分类传统的桩基检测目的，主要是围绕基桩桩身完整性和承载力两大轴线所展开， 由此衍生出多种检测方法。最常用有下述五种方法，现将各自特点分别列于表：表 1.1 灌注桩质量检测
2、方法统计表序号检测方法主要检测目的特点1静何载试验确定承载力 可凭经验判断完整性成本咼，费时， 可靠性高2咼应变动力检测确定承载力 判定桩身完整性成本咼，局限性大， 人为因素多3应力波反射法 低应变动测判定桩身完整性成本低，咼效率， 对小桩有效4声波透射法判定桩身完整性成本低，咼效率， 对大桩有效5钻芯法检测检测桩长、桩身砼强度及 桩底沉渣厚度和岩土性 质，判定桩身完整性成本较咼，直观可靠除钻芯法外，一般的桩基检测方法，可分为静载试验法和动力检测法两大类。动力检测法，根据作用于桩顶上的能量大小，分为高应变动测和低应变动测两种。当作用与桩顶的能量较大，直接测得的打击力与设计极限值相当，可计算相应
3、动测极限承载力时，即称为高应变动测。当作用与桩顶的能量小，仅能使桩土间产生微小的扰动，此时即为低应变动测法。目前高应变动测有波动方程分析法、Case法、曲线拟合法和动静法等。低应变动测有机械阻抗法、应力波反射法、球击法、动力参数法和水电效应法等。动力参数法、机械阻抗法和水电效应法等方法由于仪器和学术观点的影响，只在某些地区开展，本书中暂不作介绍。随着检测技术的日趋成熟，人们对于桩基的质量检测更加重视，更加深入人心， 并对施工各时段的检测进行了进一步细化，可归纳为：1. 为设计人员提供地基或桩基力学参数或工艺参数。2. 在施工过程中为指导施工，监控施工质量而进行实时或跟踪检测，此时称 为施工检测
4、。3. 施工完成后，对工程质量作进一步的验证，此时称为验收检测。4. 对正在施工或已投入使用的建筑物地基基础，由于施工、设计、灾害、改 造和质量争议等原因对其质量作进一步验证，此时称为鉴定检测。对于不同施工时段、不同检测目的分别采用不同的检测程序、不同的检测方法 或采用多种方法对比检测，使得桩基检测工作更趋理性，更加科学客观，更为经济 可靠。1.2. 检测技术的发展简介1.3. 静载荷试验方法分类地基基础的静载荷试验，可分为以下几种方法（1）单桩竖向抗压静载试验（2）单桩竖向抗拔静载试验（3）单桩（带承台）水平静载荷试验（4）土层锚杆/岩石锚杆抗拔试验（5）复合地基静载荷试验（6）浅层平板静载
5、荷试验（7）深层平板静载荷试验（8）岩基静载荷试验2. 单桩竖向抗压静载荷试验对于桩基实施的静载荷试验，可分为以下三种：（1）单桩竖向抗压静载试验，其检测目的是确定单桩竖向抗压极限承载力值 判定竖向抗压承载力能否满足设计要求。与高应变进行对比试验，验证高应变的检 测承载力结果的可靠性。该方法同时开展桩身内力及变形检测，可进一步测定桩侧 和桩端阻力。（2）单桩竖向抗拔静载试验，其主要目的是确定单桩抗拔极限承载力。（3）单桩水平静载试验，该方法用以确定单桩水平临界和极限承载力，推定 土的抗力系数。在单桩静载荷试验中，竖向抗压试验最为常见，对此作详细介绍，其它两种试 验方法不常采用，本书中不作累述。
6、2.1. 单桩竖向抗压静载试验的实施2.1.1. 为设计提供依据的试验在大批量的工程桩施工前，常选取本场区地质条件具有代表性的位置，采用与 工程桩相同的施工方法，先行施工几根试桩。通过对试桩进行竖向抗压静载试验， 确定单桩极限承载力值，以判定桩基设计参数的合理性和施工工艺的可行性。依据国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007 2002）和其它有关行业及 地方标准，为设计提供依据的静载试验一般要进行破坏性试验，即试验应加载至破 坏时为止，使试验者足以能够通过综合分析，确定单桩极限承载力。当设计者明确要求时，或满足下列任一条件时，应对试桩进行静载荷试验：（ 1） 设计等级为甲级、乙级的建筑桩基
7、；（ 2） 地质条件复杂、施工质量可靠性低的建筑桩基；（ 3） 本地区采用的新桩型或新工艺。规范同时要求，检测数量在同一条件下不宜少于总桩数的 1，且不应少于 3 根。2.1.2. 为工程验收实施的检测对于工程桩验收实施的静载试验，可不进行破坏性试验，即一般要求最大加载 量为单桩承载力特征值的2倍。针对某一具体工程，根据设计所使用的不同规范， 地基基础设计的不同等级，以及不同的基础形式（单桩或群桩基础）和不同的施工 工艺，设计者采用的承载力设计值和承载力特征值可能有所不同。由此我们确定的 最大试验荷载和试验分级方法亦可能会存在一些差异，不能生搬硬套某一规范的某 些规定，必须适时作变通处理。针对
8、某些特殊目的所开展的静载试验，诸如开展低应变、钻芯法或高应变检测 后对于桩基承载力有怀疑，需作进一步的验证时，或者需要对桩基质量作鉴定检测 时，必须根据不同的设计要求，编制不同的检测方案。2.1.3. 静载试验的具体实施过程由于单桩静载试验作业周期长，检测方参与人员多，并涉及到大量的检测人员 组织与管理，作业过程中参与配合的单位和部门多。因此必须精心计划，周密组织。 具体实施步骤为：（ 1） 针对不同的检测目的、不同的设计要求和依据不同的技术规范，根据不 同工地的具体实际，广泛收集技术资料，精心编写技术稳妥、切实可行的检测方案。 有必要时可前往现场踏勘或会同有关单位人员召开技术交底和技术碰头会
9、。（ 2） 依据检测方案，组织技术人员和工人，清理准备静载仪器设备，检校各 种计量仪表，如期进场开展试验。（ 3）到达作业现场后，按照技术规范和检测方案要求搭设压重试验平台，正确安装检测仪器仪表。静载试验所需的反力，一般由以下三种形式的装置提供：a）锚桩横梁反力装置（图7.3.1），该装置采用 4根或 4根以上的工程桩 和几根主梁和次梁，为试验提供反力。31rf d(rm主鑒、/里准與/冼第锚桩二4is,h基旌桩图 7.3.1 锚桩试验装置示意图b) 压重平台反力装置(图 7.3.2)，在搭设的压重平台上，安全堆放足够 量的配重物如砂袋或预制砼构件，所有配重物要求试验开始时一次加 足。次梁千斤
10、顶千斤顶试桩-主梁图4-8 堆载试验装置示意图图 7.3.2 堆载试验装置示意图c) 锚桩压重联合反力装置，当试验的最大加载量超过锚桩的抗拔能力时， 可在横梁上堆放一定重物，由锚桩和重物共同提供试验所需的反力。静载试验一般采用油压千斤顶加载，千斤顶通过油管与油泵相连接，由油泵对 千斤顶加载，其加载量通过与油管连通的压力表读出。试验加载采用慢速维持荷载法，即逐级加载法。每级荷载加载后达到相对稳定 后方可加下一级荷载。每级荷载作用下，桩身的沉降量由稳定安装在基准梁上的百分表读出。加载试验终止后，依据规范要求进行卸载和卸载沉降观测。2.1.4. 关于试验荷载分级2.1.5. 现场检测完成后，对现场检
11、测记录资料进行分析整理，绘制Qs曲线和s lgt 曲线，确定单桩极限承载力，并对所有检测桩进行统计分析，判断能否 满足设计要求，编写检测报告。2.1.5.1. 常见的 Q-s 曲线形态单桩Q-s曲线与只受基底土性制约的平板载荷试验不同，它是总侧阻Qs、总端阻 Qp 随时间（或沉降）联动变化的综合反映，因此在许多试验种，开始加载初期不 出现线性段，单桩静载试验得破坏模式与特征难以由Q-s曲线反映出来。一条典型的缓变型Q-s曲线（如图7.3.4）应具有以下四个特征：（1）比例界限Qp （又称第一拐点），它是Q-s曲线上起始的拟直线段的终点所 对应的荷载。（2）屈服荷载Qy,它是曲线上曲率最大点所对
12、应的荷载。（3）极限荷载Qu，它是曲线上某一极限位移su所对应的荷载。此荷载亦可称 为工程上的极限荷载。（4） 破坏荷载它是曲线的切线平行于s轴（或垂直于Q轴）时所对应的荷 载。事实上Qu为工程上的极限荷载，Qf才是真正的极限荷载。但是现今世界各国也 包括我国，所开展以验收为目的的载荷试验，往往达不到极限荷载Qf便终止了试验， 而单桩竖向承载力特征值往往最大试验荷载除以规定的安全系数（一般为2），这显 然是偏于安全的。Q比例界限荷载 屈服荷载 工程上的极限荷载破坏荷载图7.3.4典型的缓变型Q-s曲线F面介绍工程实践中常见的几种Q-s曲线，如图7.3.5，从中可进一步剖析荷 载传递和承载力性状
13、。图中Qsu为桩侧土阻力，Qpu为桩端土阻力，Qu二Qsu+Qpu为极限 承载力。(1) 软弱土层中的摩擦桩(超长桩除外)。由于桩端一般为刺入剪切破坏，桩 端阻力分担的荷载比例小，Q-s曲线呈陡降型，破坏特征点明显，如图7.3.5 (a)。(2) 桩端持力层为砂土、粉土的桩。由于端阻所占比例较大，发挥端阻所需沉 降大，Q-s曲线呈缓变型，破坏特征点不明显，如图7.3.5 (b)桩端阻力的潜力虽较大，但对于建筑物而言已失去利用价值，因此常以某一极限位移su，一般取su=40-60mm，控制确定其极限承载力。(3) 扩底桩。支承于砾、砂、硬黏土或粉土上的扩底桩，由于端阻破坏所需沉 降量过大，端阻力
14、所占比例较大，其 Q-s 曲线呈缓变型，极限承载力一般可取su=0.05D 控制，如图 7.3.5(c)。(4) 泥浆护壁作业，桩端有一定沉淤的钻孔桩。由于桩底沉淤强度低、压缩性 高，桩端一般呈刺入剪切破坏，接近于纯摩擦桩， Q-s 曲线呈陡降型，破坏特征点 明显，如图7.3.5 (d)。(5) 桩周为加工软化型土(硬黏性土、粉土或高结构性黄土等)且无硬持力层 的桩。由于侧阻在较小位移下发挥出来并出现软化现象，桩端承载力低，因而形成 突变、陡降型Q-s线型，与图7.3.5(d)所示孔底有沉淤的摩擦桩的Q-s曲线相似。(6) 干作业钻孔桩孔底有虚土。 Q-s 曲线前段与一般摩擦桩相同，随着孔底虚
15、 土压密，Q-s曲线的坡度变缓，形成台阶，如图7.3.5 (e)。(7) 嵌入坚硬基岩的短粗端承桩。由于采用挖孔成桩，清底好，桩不太长，桩 身压缩量小和桩端沉降小，在侧阻力尚未充分发挥的情况下，便由于桩身材料强度 的破坏而导致桩的承载力破坏，Q-s曲线呈突变、陡降型，如图7.3.5(f)。当桩的施工存在明显的质量缺陷，其Q-s曲线将呈现异常。异常形态随缺陷的 位置和性质、桩周土层性质、桩型等而异。3. 复合地基静载荷试验3.1. 单桩复合地基静载荷试验与多桩复合地基静载荷试验3.2. 单桩复合地基检测试验承压板面积的确定已知置换率为m，单桩截面积为Ap 则单桩的处理面积A丸m3.3. 荷载分级3.4. 试验要点及注意事项4. 浅层平板静载荷试验4.1. 土工试验和静载试验方法4.2. 荷载分级4.3. 注意事项5. 深层平板静载荷试验5.1. 两种试验方法5.2. 荷载分级5.3. 注意事项6. 岩基静载荷试验6.
